基于光斑轮廓特征的目标快速识别算法研究

大视场的视觉着陆引导系统在引导无人机自主着陆过程中,需要快速检测出安装在无人机上的合作目标。该合作目标在图像上是以光斑形式存在,因此为了满足系统的实时性要求,本文提出了基于轮廓特征的快速检测光斑算法。该算法是根据光斑在图像中的特征,采用了目标裁剪方法,将原始图像中的光斑部分裁剪出来,从而降低算法运算量;再通过图像预处理,消除背景的无关信息与噪声干扰,增强光斑的清晰度;最后利用最小二乘算法进行椭圆拟合定位出光斑的中心位置。将本实验算法与其他光斑检测算法进行实验对比,从而验证系统的实时性。结果表明:利用本文算法可以在保证精度的同时将运行时间缩减到36 ms。

BP神经网络在多位置捷联寻北系统中的应用

为了精确拟合多位置捷联寻北系统采集的数据曲线,计算陀螺初始位置和真北方向的夹角,介绍了多位置捷联寻北系统的工作原理,推导了寻北测量的数学模型,并分析了影响测量精度的因素。分别采用最小二乘法和BP神经网络法,对两种方法的拟合精度和最终计算得到的寻北结果进行了比较。实验结果表明:与最小二乘法相比,BP神经网络拟合精度较高,拟合残差和较小,达到0.23μV,残差的均方差达到1.3mV;在计算相位角时,多次寻北结果的均值基本一致,但均方差明显优于最小二乘法,达到8″,满足寻北系统对数据拟合精度的要求。

全自动挂弹车相对位置测量方法

为了实现挂弹车全自动快速装填,需要精确测量挂弹车托盘与飞机挂架之间的相对位置关系,简要介绍了挂弹车的工作原理,提出了一种相对位置测量系统,详细介绍了该系统测量原理,推导出了参数测量公式,并分析了影响测量精度的因素。该系统主要由两组光学镜头、面阵CCD、激光器、合作目标及数据处理电路等组成。通过理论分析,能够实现挂弹车托盘与飞机挂架之间X、Y、Z和方位角α四维坐标的测量,X、Y方向测量精度能够达到0.73mm,Z方向测量精度能够达到7.91 mm,α方向测量精度能够达到87″。

挂弹车实时对准测量方法

为了实现挂弹车全自动装填,缩短装填导弹时间,需要精确测量导弹挂钩与飞机挂架挂点之间的相对位置关系,提出了一种实时相对位置测量方法,详细介绍了该系统测量原理,推导出了参数测量公式,并分析了主要误差源对测量精度的影响.该系统主要由光学镜头、面阵CCD、激光器、合作目标及处理电路等组成,能够实现导弹挂钩与飞机挂架挂点之间X,Y,Z三维坐标的测量,根据仿真计算,当导弹挂入挂架瞬间,X方向测量误差为4.44mm,Y方向测量误差为0.43mm,Z方向测量误差为0.75mm.

光纤通信技术在光电经纬仪中的应用

光电经纬仪等光电跟踪测量仪器在数据传输过程中,方位轴上的导电环存在传输速率低、带宽窄、抗电磁干扰能力差的问题,当数据量较大时,导电环无法实现实时传输,针对这些问题,提出了用光纤取代导电环的方法。在原导电环位置安装一对光准直器,利用光能够在空气中传播的特点,实现光信号在两段光纤之间的耦合。从而将电信号的接触式传播变为光信号的非接触式传播。光纤传输的优点使设备的整体性能得到提高。

加速度计寻北系统调平补偿技术分析

为了提高寻北系统的测量精度,在研究基于Corio lis效应的加速度计寻北原理的基础上,详细分析了转台调平误差及其噪声干扰对系统测量精度的影响,提出了将两个加速度计按照严格的位置规定安装在高速旋转的转台上,一个用于感应测量地球自转的北向分量,另一个用于转台的解析调平及测量由调平引起的噪声干扰.通过设计,可以降低系统对调平误差的要求,有效地改善系统的信噪比及系统偏差.

激光光斑中心精确定位算法研究

研究激光光斑精确定位问题,传统的亚像素定位算法,面临抗干扰能力弱、定位精度低和软件实现复杂等问题。为了满足变形测量系统中对激光光斑中心精确定位的要求,提出了基于重心的曲线拟合亚像素定位算法。在重心法的基础上,引入了曲线拟合算法来提高激光光斑中心定位的精度。由于加入了图像预处理环节,有效的降低了噪声干扰,增强了算法的抗噪声性能。算法仅对图像中少量的数据点进行计算,不但语言描述简单,而且能大大节省系统资源。仿真结果表明算法是一种实用的精确定位算法,提高变形测量系统的精度要求。

光电测量设备的实时调平补偿方案

为了使光电测量设备快速进入测量状态,减小因倾斜带来的测量误差,研究了一种光电测量设备实时调平补偿方案。根据光学成像理论,推导了物高、物距、像高、像距等参数之间的换算关系。然后根据倾斜特性建立了物体或成像系统倾斜时的实时调平补偿数学模型。利用数学模型确定的补偿算法和水平倾角仪测量的角度值,可对测量设备在一定倾角范围内倾斜时进行实时调平补偿。对此补偿算法进行了实验验证。实验结果表明,测量设备在水平倾角α为0.26°,β为1.197°的情况下,经过实时调平补偿后可将系统的测量误差由-0.17615%优化到-0.07787%,使光电测量设备可在倾斜的情况下保证测量精度。

基于抛物线插值的正弦波拟合算法

为了合理利用原始采集数据并提高正弦波形数据拟合重构的精度,在最小二乘法原理的基础上,提出了抛物线拟合细分最小二乘法拟合正弦波形的方法。根据所采集数据点的特点,将数据进行分段抛物线插值细分。按照数据间抛物线变化趋势增加拟合数据量,然后对细分后的数据进行最小二乘拟合得到正弦曲线的参数。通过软件算法仿真并进行了实验数据处理,结果表明,该算法合理利用了所采集的数据,可使正弦波形参数的相位估计重复精度从最小二乘的-4.555×10-4提高到1.367×10-4。

红外辐射特性测量中环境影响的修正研究

红外辐射特性测量是导弹预警和识别的主要手段,相关研究具有较大的军事应用价值。而红外辐射特性测量过程中的环境影响修正一直是影响测量精度的难点。介绍了通过放置在目标附近的大面源灰体修正环境影响的方法,经过理论分析及实验验证,发现"黑体标定曲线"和"参考曲线"相交于环境温度点,并且根据这两个曲线可计算出环境影响的斜率修正系数和偏置修正系数,对目标的灰度值进行相应的修正就可以准确地计算出目标的温度等红外辐射特性。

基因芯片技术在植物中的应用研究进展

基因芯片又称DNA芯片或生物芯片,是以预先设计好的方式将大量的生物信息密码固定在固相载体上组成的密集分子阵列,基因芯片的原型是20世纪80年代中期提出的,是随着人类基因组计划的进展而发展起来的具有广阔应用前景的生物技术之一。简述了基因芯片技术的定义、原理、分类、基因芯片的制作流程以及基因芯片技术在植物研究中各个方面的应用,并对未来的发展前景进行了展望。

基于数字PI调速算法的直流力矩电机控制

为了适应某控制系统快速、灵活性的要求,提高速度稳定性,采用专门的运动控制芯片TMS320LF2407A、7200plus/r的编码器以及直流力矩电机J75LYX011,设计了一个将数字PI调速算法应用于直流力矩电机稳速控制的系统,根据实测值与给定值之间的偏差不断调整输出值,使直流电机迅速达到设定的速度或位置值。经过对数字PI调速算法参数的整定,使伺服系统可以达到无超调输出,且调节时间短,稳态误差小于万分之四的要求。运用Matlab软件对整个调速系统进行了仿真,结果证明了该调速系统的时域和频域性能指标均符合设计要求。

基于非陀螺寻北的稳速控制研究及仿真

为了提高以加速度计发展起来的非陀螺寻北系统中转台的稳速精度,深入研究了高精度速度稳定控制中的锁相环路控制法在电机稳速控制中的应用,并指出变参数软件锁相环控制是一种获得高精度稳速控制的可行办法.针对锁相控制中稳速系统的技术要求,建立了系统的数学模型,并用SIMULINK对软件锁相环路控制法进行了频率阶跃响应仿真.从仿真结果看出,当10 MHz的载波信号产生100 kHz的频率阶跃干扰时,软件锁相环路控制系统在1.5×10-5s重新进入锁相同步状态,可以满足高精度快速非陀螺寻北稳速控制系统的要求.

动调陀螺不同工作状态下的温控系统研究

为了消除温度控制系统因工作电流过大而对动调陀螺信号产生的电磁干扰,根据是否采集动调陀螺输出值而把温度控制系统分为连续和间歇两种工作方式。依据这两种工作方式的特点分别设计了PID控制算法和模糊控制算法。实验结果表明,温度控制系统的这两种工作方式都能使温度控制精度达到±0.1℃,满足动调陀螺对温度的指标要求。

非陀螺寻北中稳速控制系统的研究

非陀螺寻北是运用加速度计发展起来的一种惯性测量技术寻北系统,稳速精度是影响寻北精度的重要因素之一。电机的稳速控制是解决稳速控制的关键因素。在分析了单闭环稳速控制系统和双闭环稳速控制系统结构的基础上,探讨了多种数字化速度稳定控制方式,阐述了高精度速度稳定控制方法中的锁相环路控制法,指出变参数软件锁相环控制是一种获得高精度稳速的可行办法。

基于多位置寻北技术的伺服系统

在介绍多位置寻北技术原理的基础上,设计一个位置、速度双闭环伺服控制系统,以保证陀螺在转动过程中不受冲击。该系统采用分度定位的方法,在转台一周等间隔选取n个点,通过PID控制器对每点实时进行位置和速度的校正,使各点的转动时间不超过200 ms,定位精度1.1′,实现定向时间短、精度高的方位信息的测量,提高陀螺测量的稳定性,为获得高精度寻北结果提供不保障。

基于FPGA的FIR数字滤波器设计及实现

针对应变信号采集系统中的信号处理环节,设计并实现一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的FIR数字滤波器。首先,基于Matlab采用克莱德曼窗函数设计一个长度为16的15阶数字滤波器,并生成高斯白噪声与频率为2 kHz、8 kHz正弦波的合成信号,然后量化12位系数,将系数文件导入QuartusⅡ13.1软件,结合FPGA内部数字滤波器IP核,采用自上而下的方式设计出FIR数字滤波器,最终在Simulink环境下对其进行仿真。实验结果表明,滤波前后合成信号的均方误差下降28.5%,提高了低频信号质量,增强了应变信号采集系统的功能性和集成度。

基于多位置捷联寻北系统的位置点数分析

为了同时满足多位置捷联寻北系统的准确性和快速性的要求,简要介绍了多位置捷联式寻北系统的工作原理,推导出寻北测量的数学模型。同时分析了位置点数对寻北精度的影响和二者的关系式,并通过MATLAB软件进行了仿真。在转台一周平均选取六个方向,并在每个方向上进行六次测量。根据选取点数的方法,系统的快速模式选取了72点和90点进行了实验,而高精度模式则选取了120点、180点和240点。实验结果表明,在一定范围内随着位置点数的增加,寻北误差越来越小。然而位置点数的增加和系统的快速性是相互矛盾的,因此在保证系统的快速性的前提下,两种模式最终选择了90点和180点,满足了系统的要求,实现了高精度的寻北。

非公共视场双目相机位姿标定

针对现有双目位姿测量系统中仅有两个目标点,无法利用额外标定物对两个无公共视场相机进行标定的问题,提出一种无需改变系统结构,可以直接利用现有设备的双目相机位姿标定方法。首先固定两相机坐标系与公共目标坐标系的位置关系,通过多次移动标定物的方式得到多组坐标数据;然后,利用一种基于直接线性变换方法的改进算法对每个相机坐标系到公共目标坐标系的转换关系进行优化求解;最后,利用优化后的相机坐标系到公共目标坐标系的转换关系求得两个无公共视场相机坐标系之间的转换关系。利用两个相机坐标系之间的转换关系求得两目标点距离,并作为标定精度的评价指标。实验结果表明:当目标点处在各自相机视场范围内,相机与目标点之间的测量距离为700~1300 mm时,利用本文方法求得的目标点距离的均方差<0.2 mm,满足实际应用需求。

一种全自动转台调平系统设计

为了实现准确、快速的转台调平,本文设计了一个全自动转台调平系统。文中介绍了该系统的组成、工作原理以及详细设计。系统采用三点支撑原理和差分测量方法,以控制单元为核心,控制转台转动180°,高精度倾角仪采集转台转动前后的倾斜数据,由控制单元解算倾斜误差,根据该误差,计算调平支腿直线电机的移动量,同时驱动直线电机移动,控制单元实时采集倾角仪数据,当倾斜误差小于6″时,调平结束。